Schwereloses Wasser

BLOG: Zündspannung

Blick über den Plasmarand
Zündspannung

Immer wieder hört man die falsche Annahme, dass Astronauten und Kosmonauten in der Raumstation im Orbit schwerelos wären, weil sie so weit weg von der Erde sind. Dass das völliger Unsinn ist, kann man sich schon an den Größenordnungen klar machen – die Raumstation umkreist die Erde in einer Höhe von etwa 400 km über der Oberfläche. Der Erdradius ist aber ja schon etwa 6400 km. Das heißt, wir sind 6400 km vom Mittelpunkt der Erde entfernt, und die Astronauten in der Raumstation 6800 km. Dass das keinen großen Unterschied macht, kann man sich auch ohne das Newton’sche Gravitationsgesetz zu kennen denken.

Warum also sind die Astronauten schwerelos? Das liegt einfach daran, dass sie quasi um die Erde herum fallen. Sie und die gesamte Raumstation um sie herum bewegen sich so schnell vorwärts, dass die Erde sich in genau dem Maße unter ihnen krümmt, mit dem sie herunterfallen.

Damit kommt dann aber die nächste Frage auf: Warum ist etwas, das fällt, schwerelos? Das liegt daran, dass die Gravitation eine Volumenkraft ist. Sie wirkt auf den gesamten Körper auf einmal und gleich stark. Dabei beschleunigt sie also den ganzen Körper / die ganze Raumstation gleich. Wenn eine Masse beschleunigt wird, übt sie eine Gegenkraft aus – das kennt man aus einem schneller werdenen Auto oder Flugzeug – man wird in den Sitz gepresst, mit einer Kraft, die der Beschleunigung entgegen gerichtet ist. 

Wenn ein Objekt im freien Fall ist, ist diese Trägheitskraft genauso groß wie die Gravitation, und für den Fallenden fühlt es sich schwerelos an.

Dass das auch wirklich so ist, kann man mit einem einfachen Experiment zeigen: In einen Becher wird ein Loch geschnitten. Das Loch wird zugehalten, während der Becher mit Wasser gefüllt wird. Dann wird der Finger vor dem Loch weggenommen – das Wasser wird von der eigenen Gewichtskraft nach unten aus dem Loch hinaus gedrückt. Wenn man den Becher dann fallen lässt, hört der Wasserstrom sofort auf. Am besten mal selbst ausprobieren und schwereloses Wasser erzeugen!

Mierk Schwabe

Veröffentlicht von

Erhöht man die Spannung zwischen zwei Elektroden, die ein Gas umgeben, beginnt das Gas irgendwann zu leuchten: Freie Elektronen im Gas haben genug Energie, um die Gasteilchen zu ionisieren und noch mehr Elektronen aus den Atomen zu schlagen. Ein Plasma wurde gezündet, die Zündspannung ist erreicht. Gibt man nun noch zusätzlich Mikrometer große Teilchen in das Plasma, erhält man ein sogenanntes "Komplexes Plasma", mit dem ich mich zunächst als Doktorand und Post-Doc am Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik und nun an der University of California in Berkeley beschäftige. In diesem Blog möchte ich sowie ein wenig Einblick in den Alltag im Forschungsinstitut bieten, als auch über den (Plasma)-Rand hinaus blicken. Mierk Schwabe

2 Kommentare

  1. Ruhig mal nicht durchgehen lassen

    Mierk Schwabe schrieb (07. Mai 2012, 01:34):
    > […] wird der Finger vor dem Loch weggenommen –

    … aber der verbleibende Becherboden um das Loch herum, zusammen mit der über dem Boden stehenden Wassersäule, weiterhin unterstützt, dann wird …

    > das Wasser […] nach unten aus dem Loch hinaus gedrückt.

    Und offenbar mit einer bestimmten Ausström-Geschwindigkeit am Loch, und einem entsprechenden zum Loch hin gerichteten Strömungsverlauf des Wassers im Becher.

    > Wenn man den Becher dann fallen lässt, hört der Wasserstrom sofort auf.

    Nein, nicht sofort. Stattdessen dringt zunächst weiterhin Wasser aus dem Loch heraus; bis der Strömungsverlauf, der beim Loslassen vorlag, abgeklungen ist.

  2. Quntiatativ

    Wenn man das Gravitaqtionsgesetz kennt ” Schwerkraft nimmt mit dem Quadrat der Entfernung ab” kann man berechen

    (1/6800²)/(1/6400²)=6400²/6800²= 0,885813148789
    Also die Gravitationskraft auf der ISS beträgt ungefähr 88 % von der Gravitation auf der Erdoberfläche.

    zum Vergleich nehmen wir einen Flugzeugflug.
    Also dass was man als Normalsterblicher noch erreichen kann 😉
    etwa 10 Km Höhe

    6400²/6410² = 0,99688230899

    Also für alle die Gewichtsprobleme haben. Im Flugzeug wiegt man etwa 0,3 % weniger. 😉

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